(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【背景技術】
【0002】
射出成形において可動盤を前進させて金型を閉める工程は、型閉じ工程と型締め工程とに分けられる。型閉じ工程は、可動盤を型閉じ方向に前進させて可動側金型と固定側金型とをタッチさせる工程である。また、型締め工程は、型閉じ工程の後、金型タッチ位置からさらに可動盤を前進させて所定の型締力を発生させる工程である。
【0003】
従来から、型締めと射出を同時に動作させることによって、サイクル時間を短縮することが知られている(特許文献1〜3を参照)。またこのような型締めと射出の同時動作は、「焼け」などの成形不良を改善するのに役立つことも知られている。
図6は従来の型締め工程と射出工程の動作タイミングを説明する図である。
【0004】
金型のキャビティ内にガスが残留した状態で、キャビティ内に樹脂が射出されると、射出によってキャビティ内に入ってきた樹脂によって、ガスが圧縮されて高温高圧となり成形品に「焼け」が発生する。前記の同時動作を使用すると、樹脂をキャビティ内に充填する射出工程では型締力が高くないため、ガスが金型間のわずかな隙間から金型の外に抜け易くなり、「焼け」の発生を抑える効果がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献2には、型締め工程を開始した後、前記射出工程の開始タイミングを金型タッチからの遅れ時間(
図6(1)のT1)により設定することが記載されている。しかしながらこの設定方法では、少なくとも射出工程の開始は型締め工程の開始以降であるため、金型の隙間からガスを抜け易くする効果は限定的である。
【0007】
さらにガス抜けを改善するためには、金型タッチ位置で型閉じ工程を終了させた後、直ちに射出を開始する一方、型締め工程の開始を遅らせる方法が考えられる。しかしながら、この動作を行うためには、型閉じ工程で金型にタッチしてから、型締め工程を開始するまでの遅れ時間(
図6(2)のT2)を設定する必要があった。
【0008】
このように、サイクル時間短縮やガス抜きを目的として射出成形機の動作条件を設定する場合、
図6で示した遅れ時間T1とT2を、型締め工程と射出工程の開始タイミングによって設定する必要があった。射出成形機の動作条件を設定する作業者は、遅れ時間(T1またはT2)をそれぞれ設定しなければならず、設定が煩雑になるという問題があった。
【0009】
そこで、本発明の目的は、型締め工程と射出工程のガス抜き時間を設定するだけの簡単な方法で、所望のサイクル時間の短縮効果やガス抜き効果を得ることが可能な射出成形機の制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本願の請求項1に係る発明は、少なくとも型締め工程の一部と射出工程の一部を同時に行なう射出成形機の制御装置において、射出工程が開始されてから型締め動作が完了するまでの時間を
ガス抜き時間である第1の時間として設定する第1の時間設定手段と、前記型締め工程の動作時間を第2の時間として取得する第2の時間取得手段と、前記第1の時間が前記第2の時間より短い場合には、前記型締め工程を開始後、前記第1の時間と前記第2の時間との差分の時間が経過した後に射出工程を開始する射出工程開始手段と、
前記第1の時間が前記第2の時間より短くない場合には、前記射出工程を開始後、前記第1の時間と前記第2の時間との差分の時間が経過するまでは金型タッチ位置にて可動盤を停止させ、前記差分の時間を経過した後に型締め工程を開始する型締め工程開始手段と、を有することを特徴とする射出成形機の制御装置である。ここで、第1の時間は、金型の隙間からガスが抜け易い区間、すなわち、射出工程を開始してから設定型締力が発生するまでの時間をガス抜き時間と呼んでいる。また、第2の時間は、型締め動作時間である。
【0011】
請求項2に係る発明は、
少なくとも型締め工程の一部と射出工程の一部を同時に行なう射出成形機の制御装置において、射出工程が開始されてから型締め動作が完了するまでの時間をガス抜き時間である第1の時間として設定する第1の時間設定手段と、前記型締め工程の動作時間を第2の時間として取得する第2の時間取得手段と、前記第1の時間が前記第2の時間より短い場合には、前記型締め工程を開始後、前記第1の時間と前記第2の時間との差分の時間が経過した後に射出工程を開始する射出工程開始手段と、前記第1の時間が前記第2の時間より短くない場合には、前記射出工程と型締め工程を同時に開始する型締め工程開始手段と、を有することを特徴とする射出成形機の制御装置である。
請求項3に係る発明は、前記第2の時間取得手段は、前記第2の時間を前記射出成形機で実際に型締め動作を行って計測して取得することを特徴とする請求項1
または請求項2に記載の射出成形機の制御装置である。
請求項
4に係る発明は、前記第2の時間取得手段は、前記第2の時間を前記型締め工程の移動距離と移動速度と加減速度から計算して求めることを特徴とする請求項1
または請求項2に記載の射出成形機の制御装置であ
る。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、型締め工程と射出工程のガス抜き時間を設定するだけの簡単な方法で、所望のサイクル時間の短縮効果やガス抜き効果を得ることができる。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
射出成形機で実行される一つの射出成形サイクルは、型閉じ、型締め、射出、冷却、可塑化・計量、型開き、取り出しの各工程が含まれる。本発明では、金型の隙間からガスが抜け易い区間である、射出工程を開始してから設定型締力が発生するまでの時間をガス抜き時間Gt(請求項の「第1の時間」に対応する)として設定する手段を有し、ガス抜き時間Gtと型締め動作時間Ctとの大小関係に基づいて、射出工程の開始や型締め動作の開始を自動的に調整することにより上述の課題を解決する。
【0015】
本発明による型締め工程、および、射出工程の動作タイミングを
図1に示す。
図1(1)は、型締め開始してから射出開始を行う場合(ガス抜き時間Gt<型締め動作時間Ct)を示しており、
図1(2)は、射出開始してから型締め開始を行う場合(ガス抜き時間Gt≧型締め動作時間Ct)を示している。なお、射出工程とは、一般的に金型のキャビティ内に樹脂を充填させる工程のことであるが、成形によっては保圧も使用して樹脂をキャビティ内の充填させる場合もある。したがって、本発明では、樹脂をキャビティ内に充填する工程を総称して射出工程と呼んでおり、この射出工程には保圧工程を含む場合と含まない場合とがある。
【0016】
(型締め動作時間の取得方法)
最初に型締め動作時間Ct(請求項の「第2の時間」に対応する)の取得方法について詳述する。型締め動作時間Ctとは型締め工程の動作時間である。型締め工程における可動盤(可動プラテン)の移動距離、またはトグル式成形機において可動盤を移動させるクロスヘッドの移動距離Xは、前記の金型がタッチした位置(金型タッチ位置)から、所望の型締力を発生させるまで可動盤またはクロスヘッドが移動した距離である。また、可動盤やクロスヘッドの移動速度V、可動盤やクロスヘッドの加減速の時定数Aは射出成形機の画面で設定したり、あらかじめ射出成形機の記憶手段(
図5のメモリ34)に記憶されたりしている。
【0017】
そして、移動距離X、移動速度V、時定数Aとから、型締め動作時間Ctを取得することができる。式1は
図2のように型締め工程で直線的に可動盤を加減速した場合の、型締め動作時間Ctの計算方法を示している。
Ct=2A+B=2A+(X/V−A)=X/V+A (式1)
B:可動盤が一定速度Vで動作する時間
【0018】
なお、本発明では、型締め動作時間Ctは、実際の射出成形機で型締め動作を行ってあらかじめ計測しても良い。
【0019】
図3は、請求項1および請求項4の発明について、設定されたガス抜き時間Gtと、取得された型締め動作時間Ctと、射出動作と型締め動作の関係を示すフローチャートである。
以下、各ステップに従って説明する。
●[ステップsa01]金型タッチ位置まで可動プラテンを型閉じ。
●[ステップsa02]ガス抜き時間Gtと型締め動作時間Ctの差の絶対値を求め、求めた値をDtとする。
●[ステップsa03]時間tを0とする。
●[ステップsa04]GtがCtより短いか否か判断し、短い場合(yes)にはステップsa05へ移行し、短くない場合(no)にはステップsa09へ移行する。
【0020】
●[ステップsa05]型締めを開始する。
●[ステップsa06]時間tがDt以上であるか否か判断し、以上であれば(yes)ステップsa08へ移行し、そうでなければ(no)ステップsa07へ移行する。
●[ステップsa07]時間tに型締め開始からの経過時間を代入し、ステップsa06へ戻る。なお、型締め開始からの経過時間は射出成形機に備わったタイマー機能を用いて計測される。
【0021】
●[ステップsa08]射出を開始し、処理を終了する。
●[ステップsa09]射出を開始する。
●[ステップsa10]時間tがDt以上であるか否か判断し、以上であれば(yes)ステップsa11へ移行し、そうでなければ(no)ステップsa12へ移行する。
●[ステップsa11]型締めを開始し、処理を終了する。
●[ステップsa12]時間tに型締め開始からの経過時間を代入し、ステップsa10へ戻る。
【0022】
図3の請求項1に関わる発明は、設定されたガス抜き時間Gtが、取得した型締め動作時間Ctよりも短い場合の発明である(
図1(1)に対応)。この場合には、可動盤が金型タッチ位置まで前進して型閉じ工程が終了した後、直ちに型締め工程を開始する一方、射出工程は型締め工程の開始後、ガス抜き時間Gtと型締め動作時間Ctの差分だけ経過した後に開始する。
【0023】
図3の請求項4に関わる発明は、設定されたガス抜き時間Gtが、取得した型締め動作時間Ctよりも長い場合の発明である(
図1(2)に対応)。この場合には、可動盤が金型タッチ位置まで前進して型閉じ工程が終了した後、直ちに射出工程を開始する一方、型締め工程は、金型タッチ位置でガス抜き時間Gtと型締め動作時間Ctの差分だけ可動盤を停止させた後に開始する。金型がタッチした状態、すなわち型締め工程が開始する前に射出を開始するため、サイクル時間の短縮効果以外に、金型内のガスが射出に伴って金型間のわずかな隙間から金型外に抜け易くなるという効果も有る。
【0024】
図4は、請求項1と請求項5の発明について、設定されたガス抜き時間Gtと、取得された型締め動作時間Ctと、射出動作と型締め動作の関係示すフローチャートである。(請求項1に関わる説明は
図3の説明で説明済みであるので、ここでは省略する。)
【0025】
以下、各ステップに従って説明する。
●[ステップsb01]金型タッチ位置まで可動プラテンを型閉じ。
●[ステップsb02]GtとCtの差の絶対値を求め、求めた値をDtとする。
●[ステップsb03]時間tを0とする。
●[ステップsb04]GtがCtより短いか否か判断し、短い場合(yes)にはステップsb05へ移行し、短くない場合(no)にはステップsb09へ移行する。
【0026】
●[ステップsb05]型締めを開始する。
●[ステップsb06]時間tがDt以上であるか否か判断し、以上であれば(yes)ステップsb08へ移行し、そうでなければ(no)ステップsb07へ移行する。
●[ステップsb07]時間tに型締め開始からの経過時間を代入し、ステップsb06へ戻る。なお、型締め開始からの経過時間は射出成形機に備わったタイマー機能を用いて計測される。
●[ステップsb08]射出を開始し、処理を終了する。
●[ステップsb09]射出を開始すると共に型締めを開始し、処理を終了する。
【0027】
図4の請求項5に関わる発明は、請求項4と同様に取得された型締め動作時間Ctより長い時間をガス抜き時間Gtに設定した場合の発明である。請求項4との違いは、請求項5では、可動盤が金型タッチ位置まで前進して型閉じ工程が終了した後、ガス抜き時間Gtと型締め動作時間Ctの差分の時間(Dt)を待たずに、射出工程と型締め工程を両方同時に開始する点である。この動作の目的は、請求項4の動作によって型締め工程が始まる前に射出を開始すると、成形品がバリとなり金型を損傷する恐れがある場合の対策である。請求項5では、射出工程が型締め工程と同時に開始するようにして、バリの発生と金型の破損を防止することができる。
【0028】
なお、前述したようにガス抜きの効果は金型のキャビティ内に樹脂が充填される射出工程でしか現れないので、少なくともガス抜き時間Gtは射出工程の時間よりも短い時間でなければならない。このため、射出工程の時間を計算や実際に成形を行なって求め、求められた射出工程の時間より長いガス抜き時間Gtが設定されている場合には、「ガス抜き時間の設定が不適切である。」等の警告を表示し、成形作業者に知らしめるようにしても良い。
【0029】
図5は、本発明の射出成形機の実施形態を説明する図である。機台15上に固定プラテン1、リアプラテン2、可動プラテン3、トグルリンク機構6などから構成される型締め部と、射出シリンダ20、射出スクリュ22、スクリュ回転用サーボモータ23、射出用サーボモータ25などから構成される射出部を備えて射出成形機の本体部が構成される。
【0030】
まず、型締め部について説明する。固定プラテン1とリアプラテン2は複数のタイバー4によって連結されている。固定プラテン1とリアプラテン2の間には可動プラテン3がタイバー4に沿って移動自在に配設されている。金型5の固定側金型5aが固定プラテン1に取り付けられ、可動側金型5bが可動プラテン3に取り付けられている。
【0031】
リアプラテン2と可動プラテン3間にはトグルリンク機構6が配設され、トグルリンク機構6のクロスヘッド6aに設けられたナットが、リアプラテン2に回動自在で軸方向移動不能に取り付けられたボールネジ7と螺合している。ボールネジ7に設けられたプーリ10と型締用サーボモータ8の出力軸に設けられたプーリ11間にはベルト(タイミングベルト)9がかけられている。
【0032】
射出成形機は、型締用サーボモータ8の駆動により、プーリ11、ベルト9、プーリ10からなる動力伝達部を介してボールネジ7を駆動し、トグルリンク機構6のクロスヘッド6aを前進,後進(
図1において右方向,左方向)させてトグルリンク機構6を駆動し、可動プラテン3を固定プラテン1方向に前進、後退させて金型5a,5bの型閉じ、型締、及び、型開きの各動作を行う。
【0033】
型締用サーボモータ8には型締用サーボモータ8の回転位置・速度を検出する位置・速度検出器12が取り付けられている。この位置・速度検出器12からの位置フィードバック信号により、クロスヘッド6aの位置や、可動プラテン3(可動側金型5b)の位置を検出するように構成されている。
【0034】
符号13はエジェクタ装置であり、エジェクタ装置13は可動プラテン3に設けられた金型(可動側金型5b)内から成形品を突き出すための装置である。エジェクタ装置13は、エジェクタ用サーボモータ13aの回転力をプーリ、ベルト(タイミングベルト)からなる動力伝達部13b、ボールネジ/ナット機構13cを介して、図示しないエジェクトピンに伝達し、該エジェクトピンを金型(可動側金型5b)内に突出させて成形品を金型(可動側金型5b)から突き出すものである。このエジェクタ用サーボモータ13aには図示を省略した位置・速度検出器が取り付けられており、このエジェクタ用サーボモータ13aの回転位置・速度を検出することによって、エジェクトピンの位置、速度を検出するものである。
【0035】
符号14は、リアプラテン2に設けられた型締力調整機構であり、型締力調整用モータ14aを駆動し、伝動機構を介してタイバー4に設けられたネジに螺合する図示しないナットを回転させ、タイバー4に対するリアプラテン2の位置を変える(つまり機台15上での固定プラテン1に対する位置を変える)ことによって型締力の調整を行うものである。上述した、型締装置、エジェクタ機構などは従来から射出成形機に備わった公知のものである。
【0036】
次に、射出部について説明する。射出シリンダ20内に樹脂材料を供給するために、ホッパ27が射出シリンダ20の上部に設けられている。射出シリンダ20の先端にはノズル部21が取り付けられ、射出シリンダ20内には射出スクリュ22が挿通されている。射出部には、射出シリンダ20内の溶融樹脂の圧力を検出するロードセル等の図示しない圧力センサが設けられている。
【0037】
射出スクリュ22は、スクリュ回転用サーボモータ23により、プーリ、タイミングベルト等で構成される動力伝達部24を介して正,逆回転させられる。また、射出スクリュ22は、射出用サーボモータ25によって、プーリ、ベルト、ボールねじ/ナット機構などの回転運動を直線運動に変換する機構を含む動力伝達部26を介して駆動され、射出シリンダ20内を射出シリンダ20の軸方向に移動する。スクリュ回転用サーボモータ23には図示を省略した位置・速度検出器が取り付けられており、射出スクリュ22の回転位置や回転速度を検出する。また、射出用サーボモータ25には位置・速度検出器25aが取り付けられており、射出スクリュ22の軸方向の位置や速度を検出する。
【0038】
次に、射出成形機の制御装置について説明する。符号30は射出成形機を制御する制御装置である。制御装置30は、プロセッサ(CPU)35、RAM34a,ROM34b、不揮発性メモリ34c等からなるメモリ34、バス33、表示装置インタフェース36を備え、バス33でこれらの要素が接続されている。ROM34bには、可動プラテン3の動作を制御するソフトウェアやエジェクタ装置13を制御するための突き出し制御用のソフトウェアなど、射出成形機を全体として制御するソフトウェアが格納されている。ソフトウェアとして、型締め開始からの経過時間を計測するタイマー機能も格納されている。また、本発明の実施形態では、メモリ34のROM34bには、
図3,
図4に示されるフローチャートの処理を実行するソフトウェアが格納されている。
【0039】
表示装置インタフェース36には、LCD(液晶表示装置)37が接続されている。また、サーボインタフェース32には、射出成形機の各可動部を駆動しサーボモータの位置、速度を制御するサーボアンプ31が接続されている。そして、各可動部を駆動するサーボモータに取り付けられた位置・速度検出器がサーボアンプ31に接続されている。なお、表示装置インタフェース36には図示を省略した手動入力による入力部が接続されている。この入力部から、射出工程を開始してから設定型締力が発生するまでの時間をガス抜き時間Gt(請求項の「第1の時間」に対応する)として入力し、メモリ34に記憶することができる。
【0040】
射出成形機には複数の可動部を駆動するために複数のサーボモータが用いられているが、
図5では、型締用サーボモータ8用と射出用サーボモータ25用のサーボアンプ31のみを示している。そして、サーボアンプ31はそれぞれのサーボモータ8,25の位置・速度検出器12,25aと接続され、位置・速度検出信号がそれぞれのサーボアンプ31にフィードバックされる。なお、エジェクタ用サーボモータ13a、スクリュ回転用サーボモータ23のサーボアンプ、並びに、それぞれのサーボモータ13a,23に取り付けられている位置・速度検出器は図示を省略している。
【0041】
プロセッサ(CPU)35は、予めメモリ34のROM34bに格納されているプログラムを成形条件などに基づいて実行し、射出成形機の各可動部への移動指令を、サーボインタフェース32を介してサーボアンプ31に出力する。各サーボアンプ31は、この移動指令、それぞれの位置・速度検出器(12,25a)からの位置、速度フィードバック信号に基づいて位置、速度のフィードバック制御、さらには、図示しない電流検出器からの電流フィードバック信号に基づいて電流フィードバック制御を行い、各サーボモータ(8,25a)を駆動制御する。なお、各サーボアンプ31は、従来技術と同様に、プロセッサとメモリ等で構成されており、この位置、速度のフィードバック制御等の処理をソフトウェアの処理によって実行するものである。なお、PMCはプログラマブル・マシン・コントローラであり、シーケンス制御により射出成形機本体を制御するための装置である。